Иркутский государственный университет
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Выполнен анализ структуры корональных образований по данным наблюдений полного солнечного затмения 20 марта 2015 г. Индекс Людендорфа, характеризующий форму короны, равен 0.09. Структура короны в северном полушарии соответствует фазе максимума цикла солнечной активности, в южном полушарии — постмаксимальной стадии. Асинхронное развитие магнитной активности в северном и южном полушариях Солнца привело к существенной асимметрии корональных структур, наблюдаемых в период смены знака полярных магнитных полей в текущем цикле. Полярные лучевые структуры в южном полушарии связаны с присутствием полярной корональной дыры, в то время как в северном полушарии полярная дыра еще не сформировалась. Выполнен анализ связи крупномасштабных магнитных полей с расположением высоких корональных структур.
Полное солнечное затмение, асимметрия, солнечная корона
ВВЕДЕНИЕ
Во время полных солнечных затмений структура короны визуализирует крупномасштабное магнитное поле Солнца [Несмянович, 1965; Кучми и др., 2011]. Анализ изображений короны дал новую информацию о циклических изменениях глобального магнитного поля Солнца [Клепиков, Филиппов, 2006; Judge et al., 2010], обнаружены вековые изменения структуры короны [Tlatov, 2010; Мордвинов и др., 2011]. Исследование структуры солнечной короны остается актуальной задачей гелиофизики, особенно в контексте необычного развития активности в текущем цикле.
По-видимому, одному из первых установить связь между формой затменной короны и фазой 11-летнего цикла солнечной активности удалось российскому астроному А.П. Ганскому в 1897 г. [Hansky, 1897; Воронцов-Вельяминов,1956; Перель, 1951]. Исследуя имевшиеся в его распоряжении снимки затмений, включая полученные им лично во время экспедиции на Новую Землю изображения затмения 1896 г., А.П. Ганский отметил, что во время максимума солнечной активности корона окружает Солнце в виде равномерного сияния, а в годы минимума корона вытягивается вдоль солнечного экватора. Было показано, что лучи короны пространственно связаны с протуберанцами. Анализ изображений короны, полученных во время 12 затмений, позволил А.П. Ганскому выделить три основных морфологических типа короны: максимальный, промежуточный и минимальный.
Более подробную классификацию типов короны на основе снимков, полученных в конце XIX - первой половине XX в., предложил киевский астроном А.Т. Несмянович [Несмянович, 1965]. В рамках предложенного им подхода индекс геометрического сжатия короны рассматривался в зависимости от фазы цикла солнечной активности F на дату затмения:
где Т - момент полного затмения, Тmax и Tmin - соответственно моменты максимума и следующего за максимумом минимума цикла (на фазе спада) или моменты максимума и предшествующего ему минимума цикла (на фазе роста), выраженные в месяцах. Значения F при таком подходе оказываются положительными на ветви подъема цикла и отрицательными на ветви спада.
Данная классификация показана на рис. 1 и в табл. 1 [Несмянович, 1965]. Следует заметить, что она является достаточно грубой, но в целом отражает основные закономерности изменения наблюдаемой конфигурации короны в картинной плоскости в ходе цикла. Принято считать, что причина указанных изменений связана с отклонениями гелиосферного токового слоя (ГТС) от плоскости гелиоэкватора, которые в общем случае также связаны с фазой цикла [Гуляев, 1992; Макаров и др., 1996; Gulyaev, 1997; Koomen et al., 1998; Пещеров и др., 2006]. В то же время отмечены случаи не типичных для данной фазы цикла отклонений ГТС от экватора, которые приводили к возникновению не соответствующих классификации Несмяновича конфигураций короны [Гуляев, 1992; Gulyaev, 1997; Пещеров и др., 2006]. Тем не менее, указанная классификация, по мнению авторов, в первом приближении может быть использована для оценки ситуации.
Очередное полное солнечное затмение наблюдалось 20 марта 2015 г. Силами экспедиции, организованной Иркутским государственным университетом, с двух точек острова Западный Шпицберген - на склоне г. Пирамида на высоте около 400 м и на берегу залива - были выполнены наблюдения затменной короны.
В статье представлены результаты анализа новых изображений короны, полученных на постмаксимальной фазе солнечного цикла. Целью работы является изучение структуры короны 20 марта 2015 г., определение ее типа в соответствии с классификацией А.Т. Несмяновича и сопоставление со структурой крупномасштабных магнитных полей на Солнце. С точки зрения авторов, это исследование дополняет банк данных, которыми располагает гелиофизика, о характере развития 24 цикла.
1. Воронцов-Вельяминов Б.А. Очерки истории астрономии в России. М.: Гос. изд-во технико-теоретической литературы, 1956. С. 327–329.
2. Всехсвятский С.К., Никольский Г.М., Иванчук В.И., Несмянович А.Т., Пономарев Е.А., Рубо Г.А., Чередниченко В.И. Солнечная корона и корпускулярное излучение в межпланетном пространстве. Киев: Изд-во Киевского ун-та, 1965. 216 с.
3. Гуляев Р.А. Внешняя солнечная корона как оптическое проявление гелиосферного токового слоя // Успехи физ. наук. 1992. Т. 162. Вып. 12. С. 155–159.
4. Клепиков Д.В., Филиппов Б.П. Поведение магнитных фокусов полярного поля в цикле солнечной активности по данным SOHO/EIT // Изв. РАН. Сер. физ. 2006. Т. 70. С. 1436–1438.
5. Кучми С.Л., Мерзляков В.Л., Молоденский М.М. О трехмерной структуре солнечной ко-роны // Астрон. журнал. 2001. Т. 78, № 10. С. 953–960.
6. Макаров В.И., Тлатов А.Г., Фатьянов М.П. Трехмерное моделирование короны на различных фазах солнечного магнитного цикла. Период: 1870–1991 гг. // Изв. вузов. Радио-физика. 1996. Т. 39, № 10. С. 1268–1274.
7. Мордвинов А.В., Язев С.А. Распад комплексов активности и формирование корональных дыр на Cолнце // Астрон. журнал. 2013. Т. 90, № 6. С. 491–500.
8. Мордвинов А.В., Язев С.А., Рыкова Е.Г., Дворкина-Самар-ская А.А. Долговременные изменения геометрии полярного магнитного поля Солнца по наблюдениям полных солнечных затмений // Солнечно-земная физика. 2011. Вып. 18. C. 69.
9. Перель Ю.Г. Выдающиеся русские астрономы. М.: Гос. изд-во технико-теоретической литературы, 1951. С. 194–211.
10. Пещеров В.С., Язев С.А., Ожогина О.А. и др. Наблюдения солнечной короны во время затмения 29 марта 2006 г. // Избранные проблемы астрономии: материалы научно-практической конференции «Небо и Земля» (Иркутск, 21–23 ноября 2006 г.). Иркутск: Изд-во ИГУ, 2006. С. 151–156.
11. Язев С.А. Каталог комплексов активности на Солнце на фазе роста 24-го цикла Швабе–Вольфа // Известия ИГУ. Сер. «Науки о Зем-ле». 2012. Т. 5, № 2. С. 295–303.
12. Язев С.А. Комплексы активности на Солнце в 24-м цикле солнечной активности // Астрон. журнал. 2015. Т. 92, № 3. С. 260–269.
13. Druckmüller M. A noise adaptive fuzzy equalization method for processing solar extreme ultraviolet images // Astrophys. J. Suppl. 2013. V. 207, article id. 25, 5 pp. DOI: 10.1088/0067-0049/207/2/25.
14. Eselevich V.G., Fainshtein V.G., Rudenko G.V. Study of the structure of streamer belts and chains in the solar corona // Solar Phys. 1999. V. 188. P. 277–297.
15. Gulyaev R.A. Solar cycle variation on the solar corona shape: A new outlook // Astron. Astrophys. Trans. 1997. V. 13, N 2. P. 137–144.
16. Hansky. Die totale Sonnenfinsterniss am 8 August 1896 // Bull. Acad. Imper. Sci. St._Petersbourg. 1897. V. 6. P. 251–270.
17. Judge P.G., Burkepile J., de Toma G., Druckmüller M. Historical eclipses and the recent solar minimum corona // ASP Conf. Ser. 2010. V. 428. P. 171–176.
18. Koomen M.J., Howard R.A., Michels D.J. The shape of the outer corona during cycle 21 // Solar Phys. 1998. V. 180. Iss. 1/2. P. 247–263. DOI: 10.1023/A:1005039609265.
19. Mordvinov A.V., Grigoryev V.M., Erofeev D.V. Evolution of sunspot activity and inversion of the Sun’s polar magnetic field in the current cycle // Adv. Space Res. 2015. V. 55. Iss. 11. P. 2739–2743. DOI: 10.1016/j.asr.2015.02.013.
20. Mordvinov A.V., Yazev S.A. Reversals of the Sun´s polar magnetic fields in relation to activity complexes and coronal holes // Solar Phys. 2014. V. 289. P. 1971–1981.
21. Pishkalo M. Flattering index of the solar corona and the solar cycle // Solar Phys. 2011. V. 270, iss. 1. P. 347–363. DOI: 10.1007/s11207-011-9749-y.
22. Tlatov A.G. The centenary variations in the solar corona shape in accordance with the observations during the minimal activity epoch // Astron. Astrophys. 2010. V. 522. Id. A27. 5 pp. DOI: 10.1051/0004-6361/201014082.
23. Wang Y.-M., Sheeley N.R.J., Rich N.B. Coronal pseudostreamers // Astrophys. J. 2007. V. 658, iss. 2. P. 1340–1348. DOI: 10.1086/511416.
